Многоканальный измеритель температуры на ТС, Выбор оптимальной элементной базы. Опции

[Slavon]

Всех приветствую.

Есть задача.
Необходимо измерять температуру "образцов" помещенных в термокамеру. Температура в камере меняется от комнатной до 150*С за время приблизительно 10-15 часов. ТС помещается непосредственно в "образец".

На сегодняшний день, многоканальность ограничена цифрой 6.
Точность хочется +/- 0,1*С, но устроит и +/-0,4.
Максимальная частота опроса 2Гц/канал.
В качестве ТС выбраны и уже куплены - Pt1000 HEL-707

СД-АЦП хочу AD7793. Думаю использовать один Iout и опорный резистор.

А вот по поводу схемы включения и выбора мультиплексоров и хочу спросить.
Пока для меня вырисовывается такой вариант.
Схема 3-ех проводная. Нижние концы (1 провод) ТС подключаются напрямую ко входу АЦП, а верхние (2 провода) запускаются через ADG884 + ADG804.

ADG884 имеет RonMAX=0.51Ом и дельтаR межканальное =0.07Ом.
ADG804 приблизительно те же цифры.

В итоге при 3-ех проводной схеме Ron у нас компенсируется , а дельтаR для 2-ух MUXов нам даст погрешность ~ 0.04*С.

Honeywell для ТС Pt1000 HEL-707 заявляет точность для калиброванного по трем точкам 0,08*С

Вроде как суммарная погрешность 0.12*С получается, а если добавить еще погрешность Rref 0.1%, то точностью 0,1*С и не пахнет.

Реально ли вообще выжать желаемую точность +/-0,1*С?
Скажу сразу. Установка лабораторная исключительно для собственного использования и вопросы снижения себестоимости на 10-ом плане.

[Plain]

Насчёт трёхпроводных измерений и прочего — предварительное прочтение предыдущих тем заметно поубавило бы оптимизма и позволило бы избежать лишней работы, например:

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=101150

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=113263

[Tanya]

Реально ли вообще выжать желаемую точность +/-0,1*С?

Делаете многоплечий мост. Так как резисторы у Вас высокоомные, то погрешность от проводов должна быть маленькая.
Мост настраиваете на середину или на нижний предел температурного диапазона в зависимости от АЦП. Питаете от развязанного питания. Одну точку моста (между стабильными резисторами) делаете общей землей. Разрешение АЦП потребуется всего 10к (грубо). И примерно такая же нужна стабильность питания. За глаза хватит... Ключи - любые. Можно даже еще ОУ, если АЦП не очень.
Ну и несколько стабильных резисторов.
Все получится. Должно получиться.

[Slavon]

как раз

предварительное прочтение предыдущих

и определило выбор такой структуры. Может я чего пропустил или не дочитал? 3-ех проводная схема с использованием одного источника тока предложенная Ruslan1 мне показалась оч. и оч. реальной. "Ручная работа" по преобразованию вовсе не напрягает.
Пробовал, взяв за основу использование одного источника тока, прикинуть схему. Получается необходимо 4 диф.входа и соответственно 4 измерения, да еще и мультиплексоры с обеих сторон ТС.

Может Вы мне расскажете поподробней превосходство 4-ех проводной схемы и как получается 2 измерения?

многоплечий мост

а кто есть кто в этом мосте? и куда же всё таки деть сопротивление проводов? Расстояние от датчика до выхода из камеры ~1.5м, еще за камерой 1м. Неужели при ТКС датчика 3,81Ом/*С можно пренебречь сопротивлением линии? Тогда выходит вообще можно 2-ух проводной обойтись?

Что-то у меня всё смешалось... и котлеты, и мухи всё в один винегрет.

[Tanya]

а кто есть кто в этом мосте? и куда же всё таки деть сопротивление проводов? Расстояние от датчика до выхода из камеры ~1.5м, еще за камерой 1м. Неужели при ТКС датчика 3,81Ом/*С можно пренебречь сопротивлением линии? Тогда выходит вообще можно 2-ух проводной обойтись?

Что-то у меня всё смешалось... и котлеты, и мухи всё в один винегрет.

Условно... Сверху 7 постоянных резисторов в одну точку (питание), снизу один постоянный резистор и 6 платиновых - тоже в одну точку - второй конец питания... Уж для совсем опасливых - питание с обратной связью из камеры...
С Вашимими килоомами можно забыть о температурном коэффициенте подводящих проводов, или сделать их манганиновыми..
У страха глаза велики. но если прикинуть, то не страшно.

[Slavon]

Tanya я правильно Вас понял?

Ну соответственно и Vout-ы мультиплексировать? А про провода забыть?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

Tanya я правильно Вас понял?

Ну соответственно и Vout-ы мультиплексировать? А про провода забыть?

Да.

[Plain]

как раз предварительное прочтение предыдущих и определило выбор такой структуры. Может я чего пропустил или не дочитал?

Очевидно, абсолютно всё, иначе не считали бы сопротивления ключей, которые в описанных там схемах не имеют значения.

[Ruslan1]

Есть засада в многканальности: сами элементы коммутации имеют утечку как между каналами, так и с канала в землю и еще куда попало, эти десятки наноампер (бывает и больше, зависит что за ключ выбрали) при такой точности уже могут быть значимыми.

Я бы вообще сделал эти 6 каналов без всякой коммутации, шестью индивидуальными АЦП. Если речь идет о таких точностях, то цена этих несчастных деталек точно будет незаметна, а очень многих проблем избежите. И время интегрирования увеличите до максимально возможного, тоже очень хороший бонус.

[Slavon]

6 каналов без всякой коммутации, шестью индивидуальными АЦП.

Да. Я с этого и начал. И про токи утечки задумывался... Но хотелось красивого решения.

И всё таки. Это для самообразования. Почему сопротивления ключей не влияет на показания. Ведь если ключи стоят только "сверху", то сопротивление линии "сверху" отличается от сопротивления "снизу".

[Ruslan1]

Да. Я с этого и начал. И про токи утечки задумывался... Но хотелось красивого решения.

Ну, у каждого свои критерии "красивости". Вы определитесь что Вам "красивее": дешевизна, минимизация места, качество. Подходы разные.
Максимальное качество измерений достигается одноканальным измерителем, все остальное- это компромис, обязательно ухудшающий качество, в угоду другим требованиям.

Кстати, сейчас есть и микросхемы многоканальных АЦП, где на кристалле больше одного АЦП. Очень хороший путь: корпусов и каналов связи с ЦПУ один, а преобразователей много и все работают в паралель (ADS1278, например). Или имеющие достаточный мультиплексор прямо внутри (ADS1258).

И всё таки. Это для самообразования. Почему сопротивления ключей не влияет на показания. Ведь если ключи стоят только "сверху", то сопротивление линии "сверху" отличается от сопротивления "снизу".

Потому что Вы измеряете падение напряжения напрямую с сенсора через дополнительные ключи(провода) высокоомным измерителем. То есть сенсор подключается к источнику одними ключами(проводами), на них что-то падает, а напряжение с него снимается через другие ключи(провода), на них падает мало так как ток маленький. Это принцип работы четырехпроводной схемы. В трехпроводке- то же самое, но исходят из того что все провода одинаковые и математически вычитают падение на проводе (аналоговой схемой или процессором).

P.S. Особенности языка, млин. Прочитав "TC" невозможно понять, то ли речь идет о термосопротивлении, то ли о термопаре......

[Slavon]

С 4-ех проводной понял. Да, действительно там не важно сопротивление ключей.
А вот с 3-ех проводной как же можно исходить из того что провода одинаковые, если они не одинаковые при коммутации через ключи, если у ключей большое, ну или соизмеримое с сопротивлением проводов, собственное сопротивление. Вот отсюда и начался поиск ключей с низким Ron.

[Plain]

для самообразования. Почему

Потому что себе же противоречите, до сих пор не удосужась прочесть предоставленные Вам материалы — например, конкретное сообщение из вышеуказанной темы.

С 4-ех проводной понял ... А вот с 3-ех проводной как же можно исходить из того что провода одинаковые, если они не одинаковые при коммутации через ключи

В таком случае, по-прежнему ничего не поняли, потому что в обеих схемах измерительный ток протекает только по паре питания.

[Tanya]

Есть засада в многканальности: сами элементы коммутации имеют утечку как между каналами, так и с канала в землю и еще куда попало, эти десятки наноампер (бывает и больше, зависит что за ключ выбрали) при такой точности уже могут быть значимыми.

Вот у ADG1234 (первый попавшийся) утечки при максимальном напряжении не более наноампера.
В данном случае (вот, к примеру для многоплечего моста) напряжения небольшие между каналами...
Для датчиков ТС ток должен быть порядка миллиампера, что в миллион раз больше.